Taşıyıcı olarak kullanılan malzemeler

 Doğal taş

İnsanoğlu çok eski zamanlardan bugüne değin taşı değişik amaçlar için kullanmışlardır.

Betonun ve çeliğin bir arada kullanımının yaygınlaşmasından önce ihtiyaç duyulan yapıların inşasında taş ana yapı malzemesi olarak karşımıza çıkmaktadır. Taşın doğada doğal olarak bulunması, kolay temini ve işlenebilirliği yapılarda kullanımını yaygınlaştırmıştır. Ayrıca mazlemenin dış etkenlere karşı dayanımı yüksek olduğundan bu tür yapıların ömürleri oldukça uzun olabilmektedir. Ancak; kullanıldıkları yapıların ağırlıklarının fazla olması, yapıya etkiyen deprem yükünü de artırmaktadır. Her nekadar malzeme olarak dayanıklı olduğundan söz etmek uygun olsa da, yapı taşıyıcılarının teşkilinde kullanımlarında uygun birleşimler sağlanamaz ise yatay yüklere karşı istenen performans elde edilememektedir.

Doğal taşlar, kaynaklarına göre farklı mekanik özellikler gösterebilirler. Damarlı olması, boşluklu olması, içeriğindeki maddeler mekanik özelliklerini etkilerler. Taşların genel olarak basınç dayanımları yüksek çekme dayanımları ise düşüktür. Bu özelliklerinden dolayı yatayda büyük açıklıkların geçilmesinde kemer kubbe veya tonoz gibi özel formlar kullanılmaktadır. Bu sistemlerde, taşın basınç mukavemetinden yararlanılarak basınç gerilmelerinin düşey taşıyıcılara aktarılması suretiyle söz konusu açıklıklar geçilebilmektedir.

Basınç altında bazı taşların deformasyonu, betonla benzer özellikler gösterir. Betonun elastisite modülü E = (14~30) x 10³ MPa iken, granitin elastisite modülü E = (15~70) x 10³ MPa mertebesindedir. Elastisite modülünün bilinmesi, taşıyıcı elemanın yüklenmesi sonucu yaptığı sehim hesabı için gereklidir (Çamlıbel 2000). Yapı taşı olarak kullanılan bazı kayaçlar için ortalama mekanik özellikler Çizelge 1.1’ de sunulmaktadır. Daha

önce de ifade edildiği üzere burada verilen değerler kayacın boşluk oranı, damarların gelişimine vb. gibi birçok faktöre göre önemli farklılıklar gösterebilmektedir. Bu nedenle değerler ortalama olarak ifade edilmektedir.

Çizelge 1.1. Doğal Yapı Taşlarının Ortalama Mekanik Özellikler (Çamlıbel 2000)

Taşın Cinsi

Coşkun ve Türk (2012) Tarihi minarelerin dinamik davranışlarının belirlenmesine yönelik yaptıkları çalışmada, küfeki taşının mekanik özelliklerini belirtmişlerdir. En önemli özelliği doğadan çıktığı anda her türlü işleme uygun olması ve kolay işlenebilirliği yüksek olan bu yapı taşı, asıl itibariyle bir tür kireç taşıdır (kalker) ve havayla temastan sonra havadaki karbon dioksiti bünyesine alarak sertlik, dayanıklılık ve güç kazanmaktadır. Buna göre küfeki taşının mekanik özellikleri ise Çizelge 1.2’ de gösterilmiştir.

Çizelge 1.2. Küfeki taşının mekanik özellikleri (Coşkun ve Türk 2012) Yoğunluk değil birim ağırlık, Mpa değil MPa

Fiziksel özellikler Maks. Min. Ortalama Yoğunluk (kuru, kN/m3) 25,0 22,8 23,9 Yoğunluk (suya doygun, kN/m3) 25,3 23,7 24,5 Tek eksenli basınç dayanımı (MPa) 19,2 12,3 16,7 Tek eksenli çekme dayanımı (Mpa) 0,95 0,88 0,9 Elastisite modulu (Gpa) 7,36 4,30 5,84

Uygulamada mümkün olduğunca taşın çekme gerilmesine maruz kalmaması için önlemler alınmalıdır. Düşük çekme dayanımı nedeniyle bu dayanımının aşıldığı durumlarda taşlarda çatlaklar oluşur. Bu çatlakların; fiziksel koşullar (donma, çözülme, genleşme vb.) nedeniyle büyümesi ve derinleşmesi ise yapı güvenliğini tehlikeye sokar.

Bursa’da yer alan tarihi yığma yapıların büyük kısmında küfeki taşı kullanıldığı görülmüştür. İncelenen minarelerin bir kısmı tamamıyle taştan diğer bir kısmı ise taş ve tuğla almaşık sistemle oluşturulmuştur. Küfeki taşının bölgede çok fazla kullanılıyor olması yöredeki taş ocaklarından kolaylıkla temin edilmesine bağlanmaktadır.

 Tuğla

Tarihi yapılarda, pişirilmiş kilden üretilen tuğlayı oluşturan malzemeler genellikle dere yataklarında yüzeysel olarak biriken kum taşlarının kalıntılarından elde edilirdi. Pişmiş kilden üretilen tuğlalar, görünümleri ve işlevlerine göre sınıflandırılır; fırınlarda yüksek ısı altında pişirilir; fırın teknolojisinin bulunmadığı yerlerde ise güneş ısısından yararlanılarak üretilirlerdi. Bugünün teknikleri ile karşılaştırıldığında oldukça zor ve zahmetli bir üretim aşamalarına sahip bu yapı elemanı, istenilen formda üretilebildiğinden ve yapı elemanına istenilen formu vermekte rahatlıkla kullanılabildiğinden yaygın şekilde kullanılagelmiştir.

Tuğlayı oluşturan malzemenin kalitesi, kullanılan harç ve tuğlanın örülme düzeni; tuğla duvarın dayanımını belirler. Tuğlaların basınç dayanımı, malzeme özelliklerine bağlı olarak 10 MPa dan 30 MPa’a kadar değişir. İyi fırınlanmış tuğla, iyi fırınlanmamış tuğlaya göre üç kat daha fazla dayanıma sahip olabilir. Genel olarak tuğlanın çekme dayanımı basınç dayanımının %10’u, kayma dayanımı ise basınç dayanımının %30’u kadardır (Ünay 2002). Mahrebel (2006) tarafından yapılan çalışmada, tuğlaların ortalama mekanik özellikleri; basınç dayanımı 10-30 MPa, çekme dayanımı 2,5-5 MPa, ve kayma dayanımı ise 10-20 MPa olarak belirtilmektedir.

Aş (2007) çalışmasında tekli ve üçlü tuğla deneyleri yapmış ve tuğlanın mekanik özelliklerini tekli tuğla deneyi için ortalama basınç dayanımını 5 MPa ve ortalama elastisite modulünü 118 MPa olarak, üçlü tuğla deneyi için ortalama basınç dayanımını 2,10 MPa ve ortalama elastisite modulunu 192 MPa olarak belirlemiştir. Tekli tuğla basınç deneyi sonuçları değerlendirildiğinde, bu çalışmada elde edilen ortalama tuğla basınç değerinin gerçek tuğla basınç değerini, tuğla başlıkları ile yükleme cihazının piston başlıkları arasında oluşan sürtünme etkisi sonucunda tuğla başlıklarının sargılama etkisi yapması ile yüksek çıkması nedeniyle, yansıtmadığı ifade edilmektedir. Üçlü

tuğla basınç deneyinin, deney sırasında sürtünmenin dayanıma etkisi azaltıldığından daha gerçekçi olduğu belirtilmiştir.